Prima che un singolo astronauta possa mettere piede sulla Luna secondo l'attuale piano Artemis della NASA, l'architettura della missione prevede almeno 15 lanci di razzi separati, tutti solo per rifornire il lander lunare in attesa in orbita. Questo numero raramente compare nei momenti salienti della diretta di un lancio, ma dice più su quanto sia davvero difficile questo viaggio di ritorno di quanto non faccia qualsiasi immagine di un razzo che decolla dalla rampa.
Artemis è la campagna della NASA per riportare gli astronauti sulla Luna, colmando un vuoto che dura dal 1972, con l'agenzia che prevede di includere nell'equipaggio la prima donna a camminare sulla superficie lunare. Tornarci, più di cinque decenni dopo, si è trasformato in un rompicapo ingegneristico molto più complesso di quanto non lo siano mai stati gli sbarchi lunari originali.
I pezzi di questo rompicapo comprendono un nuovo razzo, una capsula che ha già ore di volo alle spalle e una piccola stazione spaziale costruita per trascorrere gran parte della sua vita senza nessuno a bordo. Insieme spiegano perché "tornare sulla Luna" sia una frase molto più complicata di quanto sembri.
Cinquant'anni esatti dopo
Quando la capsula di Artemis I è infine ammarata, la data non era una coincidenza: è avvenuto esattamente 50 anni dopo, giorno per giorno, la missione Apollo 17, l'ultima a portare un equipaggio sulla superficie lunare. La NASA, tuttavia, non ha dovuto risalire così indietro nel tempo per trovare hardware già collaudato in volo. Orion, la capsula al centro di Artemis, aveva già registrato un viaggio nello spazio anni prima — un volo nel dicembre 2014, a bordo di un razzo diverso, effettuato esclusivamente per verificare se il suo scudo termico potesse sopravvivere a un rientro dallo spazio profondo.
Questo divario tra una capsula già avvantaggiata e un razzo ancora a anni dall'essere pronto rivela da dove siano effettivamente derivati la maggior parte dei ritardi di Artemis. Orion era una tecnologia in gran parte collaudata; il veicolo destinato a trasportarla non lo era.
Il razzo, la via di fuga e una capsula già rodata
Il razzo che alla fine ha sollevato Orion dalla rampa è lo Space Launch System, e il suo primo stadio si basa su hardware di cui la NASA si fidava già: quattro motori RS-25, la stessa famiglia di motori che ha alimentato la flotta dello space shuttle per tre decenni.
Sulla carta, l'SLS è il razzo più potente mai autorizzato a trasportare un equipaggio umano, capace di generare 39 meganewton di spinta al decollo — più di qualsiasi altro veicolo di lancio con equipaggio nella storia. La spinta grezza, però, non racconta tutta la storia. Se si considera quanta massa può effettivamente spingere verso la Luna, l'SLS trasporta circa 27 tonnellate metriche su una traiettoria lunare, appena la metà di quanto poteva portare il Saturn V dell'epoca Apollo, con un carico utile di 48,6 tonnellate metriche. Un motore più grande non significa automaticamente una capacità di carico maggiore.
Prima che tutta questa potenza venga impiegata in un volo con equipaggio, la NASA testa prima il piano di fuga. Il test Ascent Abort-2 è stato progettato attorno a uno scenario specifico nel peggiore dei casi: verificare se il sistema di fuga al lancio di Orion sia in grado di allontanare la capsula e il suo equipaggio dall'SLS in caso di guasto durante il momento dell'ascesa in cui la navicella è sottoposta al massimo stress aerodinamico.
Una stazione spaziale costruita per volare vuota
Una volta che Orion raggiunge lo spazio lunare, il piano prevede che si agganci al Gateway, una stazione progettata per diventare il primo avamposto internazionale mai costruito in orbita attorno alla Luna.
Il Gateway sarà modesto per gli standard di un avamposto orbitale — circa 20 metri di lunghezza, contro i circa 50 metri della Stazione Spaziale Internazionale — eppure è comunque progettato per permettere a un equipaggio di viverci a bordo per periodi fino a tre mesi consecutivi.
Per la maggior parte del tempo, però, non ci sarà nessuno a bordo. Il percorso del Gateway attorno alla Luna lo colloca a una distanza dalla Terra circa 1.000 volte maggiore rispetto a una stazione in orbita bassa terrestre, e l'avamposto è progettato per funzionare senza equipaggio per lunghi periodi, occupandosi persino della propria manutenzione tramite sistemi robotici mentre attende l'arrivo del prossimo equipaggio.
Un giro di sei giorni, non un cerchio
Il Gateway non si limiterà nemmeno a orbitare semplicemente attorno alla Luna. La sua orbita halo prevista è un'ellisse allungata di sei giorni e mezzo, che si avvicina fino a 7000 km dalla superficie lunare prima di allontanarsi nuovamente fino a circa 70.000 km nello spazio profondo.
Questa forma insolita risolve un problema reale: la maggior parte dei razzi semplicemente non ha la potenza necessaria per volare direttamente dalla Terra alla superficie lunare e tornare indietro in un unico viaggio. Il Gateway è pensato invece per funzionare come punto di transito: raggiungere prima la stazione, poi compiere un salto separato e più piccolo fino alla superficie e di nuovo su.
I primi due moduli che formeranno la stazione sono l'elemento di potenza e propulsione della NASA e un modulo abitativo chiamato HALO, che dovrà anche trasportare un ripetitore di comunicazione chiamato Lunar Link, oltre a una coppia di strumenti europei costruiti per monitorare le radiazioni.
Perché un solo sbarco sulla Luna richiede 15 lanci
Quella cifra di quindici lanci citata all'inizio deriva dal modo in cui l'attuale lander lunare ottiene il carburante. Invece di essere lanciato già pieno, il lander è progettato per essere rifornito dopo aver raggiunto l'orbita, il che significa che un razzo cisterna separato deve volare, agganciarsi e trasferire propellente — ripetutamente — prima che qualsiasi equipaggio salga a bordo. Sono necessari almeno 15 di questi lanci solo per rifornire il lander in vista di un unico tentativo di allunaggio con equipaggio, il che fa sembrare la vera e propria discesa sulla superficie quasi semplice rispetto a tutto ciò che deve accadere prima in orbita.
Partner e prezzi
Niente di tutto questo è economico, e niente di tutto questo dipende dalla sola NASA. Si prevede che i programmi legati ad Artemis costino circa 93 miliardi di dollari negli anni fiscali dal 2012 al 2025, con ciascuno dei primi lanci di Artemis stimato a un costo di 4,1 miliardi di dollari.
Per ripartire sia i costi sia il carico di lavoro, la NASA ha firmato gli Accordi Artemis, non vincolanti, che definiscono i principi per una cooperazione pacifica nello spazio, con Canada e Giappone tra i firmatari, insieme ad almeno altri 18 paesi partecipanti. L'equipaggio di Artemis II riflette direttamente questa collaborazione, volando insieme come uno dei risultati internazionali più visibili del programma finora.
Cosa ha insegnato alla NASA vent'anni sulla ISS
Gran parte della fiducia alla base di Artemis affonda le radici in un laboratorio molto più vicino. La NASA rileva che un viaggio verso la Luna copre una distanza circa 1.000 volte maggiore rispetto a un viaggio verso una stazione spaziale in orbita bassa terrestre, un salto che rende ogni margine di supporto vitale e di navigazione molto meno indulgente.
Quell'esperienza non è solo un impulso di fiducia: ha rimodellato direttamente i piani per l'hardware. Quasi 20 anni di operazioni continue di supporto vitale a bordo della stazione spaziale hanno permesso agli ingegneri di riprogettare i sistemi previsti per le future missioni su Marte, con una riduzione del 36% della massa, un peso che altrimenti avrebbe dovuto essere lanciato a costi enormi.